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[優(yōu)秀文章推薦]Plant Cell 揭示水稻抗蟲機制研究新進展 已有1人參與
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褐飛虱是水稻生產(chǎn)中的首要害蟲。我國水稻每年發(fā)生褐飛虱的面積均在2億畝次以上。挖掘和應(yīng)用水稻抗褐飛虱基因、提高水稻品種抗蟲性是防治褐飛虱的根本措施。國際上開展水稻抗褐飛虱基因研究已有40多年，定位了20個抗褐飛虱遺傳位點，但均未得到克隆，水稻對褐飛虱的抗性機制也并不清楚。 本研究選擇抗褐飛虱基因Bph14為主攻目標，緊緊把握抗蟲鑒定準確性這一關(guān)鍵點，通過構(gòu)建單基因分離群體進行多輪精細定位、構(gòu)建抗蟲水稻基因組文庫進行物理圖分析，將Bph14定位于34kb的基因組區(qū)段。通過候選基因轉(zhuǎn)化感蟲水稻以及RNAi轉(zhuǎn)化抗蟲水稻、抗性鑒定和功能分析，成功分離了抗褐飛虱基因Bph14。Bph14編碼一個獨特的具螺旋-螺旋（CC）、核結(jié)合位點（NB）和亮氨酸富集重復(fù)（LRR）基序的蛋白質(zhì)，揭示了天然免疫在水稻抗褐飛虱中的重要作用。Bph14在水稻維管束周圍的薄壁細胞中表達，并受褐飛虱取食誘導上調(diào)。Bph14基因激活水楊酸依賴的防御信號途徑，誘導篩管和維管束細胞間胼胝質(zhì)的沉積，從而抑制褐飛虱的取食、生長和存活率，產(chǎn)生顯著的抗蟲效應(yīng)。Bph14是應(yīng)用圖位克隆法分離的第一個水稻抗蟲基因，對于解明植物抗蟲機理、培育抗褐飛虱水稻新品種具有重要意義。褐飛虱抗性蛋白BPH14的卷曲螺旋（CC）和核苷酸結(jié)合位點（NB）結(jié)構(gòu)域可與WRKY轉(zhuǎn)錄因子相互作用以激活防御信號，從而抵抗褐飛虱的取食。 BPH14是水稻圖位克隆分離的第一個褐飛虱抗性基因，其編碼一種卷曲螺旋、核苷酸結(jié)合位點、富含亮氨酸重復(fù)（CC-NB-LRR）的蛋白質(zhì)。最近已鑒定幾個編碼相似蛋白結(jié)構(gòu)的褐飛虱和蚜蟲抗性基因。本研究分析了BPH14蛋白結(jié)構(gòu)域的功能以鑒定BPH14介導的抗褐飛虱的分子機制。單獨或組合的CC和NB結(jié)構(gòu)域（CC-NB [CN]）所產(chǎn)生的褐飛虱抗性水平與全長（FL）BPH14產(chǎn)生的結(jié)果相似。這兩個結(jié)構(gòu)域均可激活水楊酸信號通路及防御基因的表達。在水稻原生質(zhì)體和煙草葉片中，這些結(jié)構(gòu)域增加了活性氧的含量，而不引發(fā)細胞死亡。 另外，抗性結(jié)構(gòu)域與FL BPH14蛋白形成同源復(fù)合體，此復(fù)合體可與轉(zhuǎn)錄因子WRKY46、WRKY72相互作用。在水稻原生質(zhì)體中，F(xiàn)L BPH14或其CC、NB和CN結(jié)構(gòu)域的表達增加了WRKY46、WRKY72的積累，同時增強了WRKY46與WRKY72依賴的反式激活活性。WRKY46和WRKY72可結(jié)合受體樣細胞質(zhì)激酶基因RLCK281和胼胝質(zhì)合酶基因LOC_Os01g67364.1的啟動子。以上結(jié)果為水稻抗蟲機制研究提供了重要線索。 |
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2樓2017-11-06 01:03:54
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